Учись программированию на C++ Builder бесплатно!

База данных содержит набор данных, используемых какой-либо прикладной информационной системой.

В зависимости от вида организации данных различают четыре основных модели представления данных в БД:

  • иерархическая;
  • сетевая;
  • реляционная;
  • объектно-ориентированная.

Иерархическая модель

В иерархической модели данные представляются в виде древовидной (иерархической) структуры и базируется на теории графов. Такая организация данных удобна только для работы с иерархически упорядоченной информацией. При оперировании данными со сложными логическими связями иерархическая модель становится слишком громоздкой и сложной.

Иерархическая модель

Вершины графа – деревья БД, а дуги, которые соединяют эти вершины – связь «предок-потомок». Иерархическую модель данных часто называют деревом или набором деревьев, т.к. внешне сходно с ним. В начале или вершине иерархии модели находится корень дерева, а его ответвления – листья дерева. Между типами записи поддерживаются связи, а целостность связи поддерживается между предками и потомками.

Основное правило: никакой потомок не может существовать без своего родителя. Обладает следующими свойствами:

  • каждый потомок имеет только одного предка;
  • предок может не иметь потомков.

Преимущества

  • Эффективное использование памяти компьютера.
  • Высокие временные показатели выполнения операций над данными.

Недостатки

  • Громоздкость для обработки информации с достаточно сложными связями.

Сетевая модель

В сетевой модели данные организуются в виде произвольного графа и является расширением иерархической модели. В иерархических структурах запись-потомок должна иметь в точности одного предка; в сетевой структуре данных потомок может иметь любое число предков. Основными элементами сетевой базы данных являются элемент данных, агрегат данных, запись, набор.

Сетевая модель

Элемент данных – наименьшая неделимая поименованная информационная единица, доступная пользователю. Элемент данных может иметь свой тип. Агрегат данных – поименованная совокупность элементов данных внутри записи (день, месяц, год).

Запись – поименованная структура, содержащая элементы данных (запись в реляционной таблице).

Тип записей – это совокупность логически связанных экземпляров записей, моделирует некоторый класс объектов реального мира.

Набор – это поименованная двухуровневая иерархическая структура, которая выражает связи между двумя типами записей (один к одному, один ко многим).

Преимущества

  • Возможность эффективной реализации по показателям затрат памяти
    оперативности.
  • Большие возможности по созданию и моделированию различных связей между сущностями реального мира (предметной области).

Недостатки

  • Высокая сложность.
  • Жесткость схемы данных.
  • Сложность для понимания и выполнения обработки информации обычным пользователем.

Объектно-ориентированная модель

В объектно-ориентированной модели отдельные записи базы данных представляются в виде объектов. Между записями базы данных и функциями их обработки устанавливаются взаимосвязи с помощью механизмов, подобных соответствующим средствам объектно-ориентированных языков программирования. Объектно-ориентированные модели сочетают особенности сетевой и реляционной моделей и используются для создания крупных БД со сложными структурами данных.

Объектно-ориентированная модель 

Значением свойства типа string является строка символов. Значение свойства типа class есть объект, являющийся экземпляром соответствующего класса, Каждый объект-экземпляр класса считается потомком объекта, в котором он определен как свойство. Объект-экземпляр класса принадлежит своему классу и имеет одного родителя. Родовые отношения в БД образуют связную иерархию объектов.

Объект типа библиотека является родительским для объектов-экземпляров классов абонент, каталог и выдача. различные объекты типа книга могут иметь одного или разных родителей. объекты типа книга, имеющие одного и того же родителя, должны различаться по крайней мере инвентарным номером (уникален для каждого экземпляра книги), но имеют одинаковые значения свойств ISBN, УДК, название и автор.

Логическая структура объектно-ориентированной БД внешне похожа на структуру иерархической БД. Основное отличие между ними состоит в методах манипулирования данными.

Основные понятия ООП применительно к объектно-ориентированной модели БД:

  • Инкапсуляция ограничивает область видимости имени свойства пределами того объекта, в котором оно определено. Смысл такого свойства будет определяться тем объектом, в который оно инкапсулировано.
  • Наследование, наоборот, распространяет область видимости свойства на всех потомков объекта. Если необходимо расширить действие механизма наследования на объекты, не являющиеся непосредственными родственниками (например, между двумя потомками одного родителя), то в их общем предке определяется абстрактное свойство типа аbs.
  • Полиморфизм в объектно-ориентированных языках программирования означает способность одного и того же программного кода работать с разнотипными данными. Другими словами, он означает допустимость в объектах разных типов иметь методы (процедуры или функции) с одинаковыми именами.

Преимущества

  • Возможность отображения информации о сложных взаимосвязях объектов.
  • Позволяет идентифицировать отдельную запись базы данных и определять функции их обработки.

Недостатки

  • Высокая понятийная сложность.
  • Неудобство обработки данных.
  • Низкая скорость выполнения запросов.

Реляционная модель

Реляционная модель состоит из relations (связей, отношений), каждое из которых имеет уникальное имя и состоит из строк (записей – кортежей) и столбцов (полей – атрибутов). Каждая запись представляет объект реального мира. Свойства объекта (его характеристики) определяются значениями полей. Каждое поле имеет имя, тип и размер данных, хранимых в нем. Имена полей вынесены в шапку таблицы.

Реляционная модель 

Пример реляционной таблицы с полями «Сотрудник», «Задача», «Время разработки» представлен в таблице.

Сотрудник Задача Время разработки
Иванов И.И. Тестирование ПО 3 ч
Петров П.П. Разработка ПО 12 ч

Понятие тип данных в реляционной модели данных полностью адекватно понятию типа данных в языках программирования.

Обычно в современных реляционных БД допускается хранение символьных, числовых данных, битовых строк, специализированных числовых данных (например, денежная валюта), а также специальных «темпоральных» данных (дата, время, временной интервал).

Наименьшая единица данных реляционной модели – это отдельное атомарное (неразложимое) значение данных. Так, в одной предметной области фамилия, имя и отчество могут рассматриваться как единое значение, а в другой – как три различных значения.

Доменом называется множество значений данного типа (например, множество названий населенных пунктов). 

Отношением является таблица, заголовком которой является схема отношения, строками – кортежи, а имена атрибутов – столбцы таблицы. Отношения используются для представления объектов окружающего мира и представления связей между объектами.

Реляционная база данных – это конечный набор отношений. Т.е. некоторое количество реляционных таблиц во взаимосвязи и составляют реляционную базу данных.

Каждое отношение обладает хотя бы одним потенциальным ключом, т.е. полем, все значения которого в данной таблице являются уникальными. 

Преимущества 

  • Простота.
  • Гибкость структуры.
  • Удобство реализации на компьютере.
  • Наличие теоретического описания.

Поиск по сайту